基因重组蛋白质修饰荧光量子点及其自组装研究

The life in nature is truly the master for fabrication of materials such as shell, bone and coral— the matrix of inorganic materials and proteins. Inspired by natural materials, we wish to put the living and the nonliving inorganic nanomaterials together to make hybrid materials that have living cells in them and are functional. These "living" materials combine the advantages of live cells, which respond to their environment and self-healing, with the benefits of nonliving materials, which add new functions such as optical, electrical and photoelectronic properties. In this proposal, we plan to take the advantages of the highly specific coupling of recombinant protein-functionalized quantum dots to extracellular amyloid scaffolds to produce self-assembled “living” fluorescent materials, which will provide guidance to correlate the material structure and device performance. We envision that our research will enable bottom-up assembly of materials that integrate both abiotic and biotic components into multifunctional systems for novel displays, photoelectronic detectors, and sensors with improved performance.

自然界中的生命体是名副其实的材料合成大师，它们利用环境中的无机材料和自身产生的蛋白质构建了各种各样的材料，例如：贝壳、骨骼、珊瑚等。受这些天然材料启发，申请人希望将生命世界的“活性”生物体和无生命世界的功能无机材料结合在一起制备复合材料。这些材料将具有生命体的“活性”，能够对周围环境产生刺激响应和自我修复；同时还具有无机功能材料的优越光学、电学、光电子学等优异性能。申请人将通过研究基因重组蛋白质在大肠杆菌中高效表达，蛋白质-量子点偶联物的可控合成过程，偶联物与“活性”大肠杆菌所产生的淀粉样蛋白纤维的自组装结构，建立起自组装材料各个组成部分之间的结构与性能之间的关系。本课题的研究将为从下到上自组装活性与非活性功能复合材料的设计和制备奠定基础，这些材料将应用于具有优越性能的新型显示器件、光电检测器和传感器。

本项目将生命世界的“活性”生物体和无生命世界的功能无机材料结合在一起自组装复合材料。这些材料将具有生命体的“活性”，能够对周围环境产生刺激响应和自我修复；同时还具有无机功能材料的优越光学、电学、光电子学等优异性能。本项目研究了：1.基因重组蛋白质在大肠杆菌中高效表达（包括：SpyCatcher蛋白、PilinN蛋白，和PilinC 蛋白）2.蛋白质-量子点偶联物的可控合成过程 （包括CdSe/CdS，CdTe/CdS,和ZnCdSe/ZnS 三种核/壳量子点），3. 利用SpyCatcher-SpyTag，PilinN-IsopeptagN, PilinC-IsopepgTagC特异性识别体系，实现了蛋白质-量子点偶联物与“活性”大肠杆菌所产生的淀粉样蛋白纤维的自组装结构，研究了自组装材料各个组成部分之间的结构与性能之间的关系。本研究为从下到上自组装活性与非活性功能复合材料的设计和制备奠定基础，这些材料将应用于具有优越性能的新型显示器件、光电检测器和传感器。

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